Kuinka aurinkosähköjärjestelmä toimii ja miten se tuottaa sähköä

Aurinko on yksi runsaimmin saatavilla olevista energianlähteistä maapallolla, ja aurinkosähköjärjestelmät tarjoavat kestävän ja ympäristöystävällisen tavan hyödyntää tätä luonnonvoimaa sähköntuotantoon. Mutta miten aurinkosähköjärjestelmät toimivat ja miten ne tuottavat sähköä? Tässä blogipostissa pureudumme tähän aiheeseen ja selvitämme, kuinka aurinkosähköjärjestelmä muuttaa auringonvalon sähköksi.

1. Aurinkosähköjärjestelmän perusrakenne

Aurinkosähköjärjestelmä koostuu useista keskeisistä komponenteista, jotka yhdessä mahdollistavat sähköntuotannon auringonvalon avulla. Tärkeimmät osat ovat aurinkopaneelit, kiinnitysjärjestelmä, kaapelointi ja invertteri, sekä mahdollinen akusto ja backup box.

• Aurinkopaneelit: Aurinkopaneelit ovat järjestelmän näkyvin osa. Ne koostuvat useista aurinkokennoista, jotka muuttavat auringonvalon sähköksi. Aurinkopaneelit asennetaan yleensä katolle tai maatelineisiin, jossa ne saavat mahdollisimman paljon aurinkoa. Mikäli haluat lukea tarkemmin aurinkopaneelien teknologiasta, löydät selkokielisen artikkelimme aiheesta täältä

DualSun Flash 425W aurinkopaneelit asennettuna omakotitalon katolle.

• Kiinnitysjärjestelmä: Kiinnitysjärjestelmä on vastuussa aurinkopaneelien turvallisesta asennuksesta ja kiinnittämisestä kiinteistön katolle tai maahan. Se takaa, että aurinkopaneelit ovat tukevasti paikoillaan ja altistuvat optimaalisesti auringonvalolle. Kattoasennuksissa käytämme kotimaisia Nordic Sun kiinnitysjärjestelmiä 30 vuoden takuulla. Maa-asennuksissa puolestaan ruotsalaisia ruuvipaaluperusteisia järjestelmiä. 

• Kaapelointi: Aurinkopaneelit on kytketty yhteen kaapeloinnin avulla. Kaapelit kuljettavat tuotetun sähkön invertterille, joka muuntaa sen käyttökelpoiseen muotoon. Kaapeloinnissa on tärkeä kiinnittää huomiota oikeisiin kaapelivalintoihin ja huolella tehtyyn kaapelointityöhön sähköturvallisuuden varmistamiseksi. 

Aurinkosähköjärjestelmän kaapelointia välipohjassa

• Invertteri: Aurinkopaneelit tuottavat tasavirtaa (DC), mutta kotitalouden sähköverkko käyttää vaihtovirtaa (AC). Invertterin tehtävänä on muuttaa aurinkopaneeleiden tuottama tasavirta vaihtovirraksi, joka voidaan syöttää sähköverkkoon tai käyttää suoraan kiinteistön sähkölaitteissa. On olemassa kolme päätyyppiä inverttereitä: tavanomaiset stringi-invertterit invertterit,hybridi-invertterit ja microinvertterit. Hybridi-invertterit eroavat tavanomaisista stringi-inverttereistä siten, että ne mahdollistavat akuston lisäämisen aurinkosähköjärjestelmään.

• Turvakytkimet: Turvakytkinten avulla järjestelmä voidaan tarvittaessa erottaa verkosta tai sammuttaa esimerkiksi hätä- tai vikatilanteissa. Turvakytkimiä on kaksi AC-turvakytkin invertterin erottamiseksi kiinteistön muusta sähköverkosta ja DC-turvakytkin paneelien jännitteen erottamiseksi invertteristä. Monessa invertterissä DC-turvakytkin on sisäänrakennettuna, jolloin erillistä turvakytkintä ei tarvita paitsi jos invertteri on asennettu sisätiloihin, jolloin DC-turvakytkin tarvitaan ulos esimerkiksi pelastusviranomaisia varten. 

• Akusto: Joissakin aurinkosähköjärjestelmissä käytetään akustoa eli paristoja energian varastoimiseen. Akusto mahdollistaa ylimääräisen sähkön varastoimisen aurinkopaneelien tuottamana aikana, jotta sitä voidaan käyttää myöhemmin esimerkiksi yöllä tai pilvisinä päivinä.

• Backup box: Backup box on valinnainen osa akustollista aurinkosähköjärjestelmää, joka on välttämätön, mikäli järjestelmän haluaa toimivan sähkökatkojen aikana. Backup box erottaa järjestelmän sähköverkosta, jolloin aurinkosähköjärjestelmä voi jatkaa toimintaansa ja tarjota sähköä kiinteistölle. On huomioitava, että osa hybridi-inverttereistä sisältää sisäänrakennetun backup boxin, kuten Sofar Solarin hybridimalli, kun taas osa, kuten Huawein tai Growattin hybridimallit, eivät sisällä backup boxia.

Aurinkosähköjärjestelmän akusto rakennuksen tasalämpöisessä kellarissa.

2. Aurinkosähköjärjestelmän toiminta

Aurinkosähköjärjestelmän toiminta voidaan jakaa seuraaviin vaiheisiin:

1. Auringonvalon kerääminen: Aurinkopaneelit absorboivat auringonvaloa, joka koostuu pienistä hiukkasista, kutsutaan fotoneiksi.

2. Fotonien muuttaminen sähköksi: Auringonvalon vaikutuksesta aurinkokennot tuottavat tasavirtaa, kun fotoneista vapautuu elektroneja. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä valosähköinen ilmiö.

3. Tasavirran muuttaminen vaihtovirraksi: Invertteri ottaa vastaan tasavirran aurinkopaneeleista ja muuntaa sen vaihtovirraksi. Vaihtovirta vastaa kotitalouden sähköverkon vaatimuksia.

4. Sähkön käyttö tai syöttäminen sähköverkkoon: Tuotettu vaihtovirta voidaan joko käyttää suoraan kiinteistön sähkölaitteissa tai syöttää sähköverkkoon. Jos aurinkosähköjärjestelmä tuottaa enemmän sähköä kuin kiinteistö kuluttaa, ylimääräinen sähkö syöttetään sähköverkkoon ellei kohteessa ole akustoa. Sähköyhtiö maksaa tuotetusta sähköstä yleensä pörssisähkön hinnan. 

5. Akuston käyttö (valinnainen): Jos aurinkosähköjärjestelmään on asennettu akusto, ylimääräinen sähkö varastoidaan akustoon, josta se voidaan ottaa käyttöön silloin, kun aurinkoenergiaa ei ole saatavilla riittävästi.

3. Tuotannon seuranta

Yleisimmät Suomen markkinoilla myytävät invertterit sisältävät etäseurantasovelluksen, jonka avulla voidaan seurata tuotetun sähkön määrää, aurinkopaneelien toimintaa ja muuta järjestelmän suorituskykyä. Tämä antaa omistajalle arvokasta tietoa aurinkosähköjärjestelmän tehokkuudesta ja mahdollistaa tarvittavat toimenpiteet, kuten mahdollisten vikojen havaitsemisen tai aurinkopaneelien puhdistuksen

Yhteenveto

Aurinkosähköjärjestelmän toiminta perustuu aurinkokennojen kykyyn muuntaa auringonvalo sähköksi. Aurinkopaneelit keräävät auringonvaloa ja tuottavat tasavirtaa, joka muunnetaan invertterin avulla vaihtovirraksi. Kiinnitysjärjestelmä ja kaapelointi varmistavat aurinkopaneelien turvallisen asennuksen ja sähköliitännän. Akusto mahdollistaa ylimääräisen sähkön varastoimisen, kun taas backup box varmistaa järjestelmän toiminnan sähkökatkojen aikana. Aurinkosähköjärjestelmät tarjoavat kestävän ja ympäristöystävällisen tavan tuottaa sähköä, samalla kun ne auttavat omistajia säästämään energiakustannuksissa ja vähentämään hiilijalanjälkeään.